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宁夏初中物理_伏安法测电阻的系统误差分析

发布时间:2019-11-05 17:43 作者:宁夏睿智教育培训 次数:
郭文老师:高级物理教师,内蒙古师范大学物理学院硕士研究生导师,呼和浩特市名师工作室主持人,呼市“国文物理工作室”主持人,新城区名师工作室成员,呼市实验教育集团物理教研员、物理教研组组长。全国物理竞赛优秀辅导员。


伏安法测电阻的系统误差分析


初中物理没有讲述电阻的直接测量,而是根据欧姆定律间接的的测量。这种根据欧姆定律,利用电压表、电流表测电阻的方法,就叫伏安法测电阻。伏安法测电阻常见的电路图有下面两种。       


甲图所示的方案称为电流表外接,乙图所示的方案称为电流表内接。无论哪种方法测电阻,都会产生误差。

电压表的结构是它的内部电阻非常大,电压表接入电路,并不是断路,实际上有微小电流会通过电压表,电压表也会分流。电流表的结构是内部电阻非常小,它接入电路,内部的电阻也会分压。正是由于电压表的分流,电流表的分压,所以伏安法测电阻时,就不可避免的出现了误差。

在甲方案中,产生误差的主要原因是电压表的分流。由于电压表的分流,电流表测出的电流是大于实际通过RX的电流。将电压表、电流表的数值代入公式R=U/I进行计算时,由于电流I偏大,所以测量结果是电阻R偏小。

在乙方案中,产生误差的主要原因是电流表的分压。由于电流表的分压,电压表测出的电压是大于RX两端的实际电压的。将电压表、电流表的数值代入公式R=U/I进行计算时,由于电压U偏大,所以测量结果是电阻R偏大。

在实际测量中,当我们测量的电阻阻值较小时,采用甲方案更合适。由于RX的阻值越小,电压表的分流就越小,所以误差减小。当我们测量的电阻阻值很大时,采用乙方案更合适。由于RX的阻值很大时,电流表的分压就非常小了,所以误差也就很小了。

物理课本讲测电阻时,采用的是甲方案的电路图。原因就是物理实验课上,所测量的电阻都是几欧或几十欧的阻值,属于阻值较小的电阻。